WO2005015040A1

WO2005015040A1 - シャフト及びハブの動力伝達機構

Info

Publication number: WO2005015040A1
Application number: PCT/JP2004/011079
Authority: WO
Inventors: Masahiko Igarashi; Takeshi Mochizuki; Masanori Kosugi
Original assignee: Honda Motor Co., Ltd.
Priority date: 2003-08-07
Filing date: 2004-08-03
Publication date: 2005-02-17
Also published as: TWI304119B; EP1653099A1; TW200510651A; EP1653099A4; EP1653099B1; US20080152424A1; US7972078B2

Abstract

　シャフト歯部（２２）は、歯厚が変化したクラウニングからなる山部（２２ａ）を有し、ハブ歯部（２８）は、歯厚が一定の直線状からなり且つ端部からシャフトシャンク（２４）側に向かって内径が変化する山部（２８ａ）を有し、前記シャフト歯部（２２）の谷部（２２ｂ）には、ハブ歯部（２８）側に向かって膨出する第１段差部（３０）が形成され、前記ハブ歯部（２８）の山部（２８ａ）には、該シャフト歯部（２２）側と反対方向に窪んだ第２段差部（３２）が形成され、前記第１段差部（３０）の起点（Ｐ１）と前記第２段差部（３２）の起点（Ｐ２）とをそれぞれ所定距離（Ｌ４）だけオフセットした位置に設定した。

Description

明細書

シャフト及びノヽブの動力伝達機構

技術分野

[0001] 本発明は、シャフト及びハブからなる 2部材間で回転トルクを円滑に伝達することが可能なシャフト及びハブの動力伝達機構に関する。

背景技術

[0002] 自動車等の車両において、エンジンからの駆動力を車軸に伝達するためにシャフトを介して一組の等速ジョイントが用いられている。この等速ジョイントは、ァウタ部材とインナ部材との間に配設されたトルク伝達部材を介してァウタ'インナ部材間のトルク伝達を行うものであり、シャフトに形成されたシャフト歯部とハブに形成されたハブ歯部とが係合した歯部組立体を有するシャフト及びハブのユニットを含む。

[0003] ところで、近年、騒音、振動等の動力伝達系のガタに起因して発生する等速ジョイントの円周方向のガタを抑制することが要求されている。従来では、内輪とシャフトとのガタを抑制するために、等速ジョイントの軸セレーシヨンにねじれ角を設けたものがあるが、前記ねじれ角の方向とトルク負荷方向によって、内輪及びシャフトの強度、寿命にばらつきが生じるおそれがある。

[0004] また、歯車等の技術分野において、例えば、特開平 2—62461号公報、特開平 3_ 69844号公報、及び特開平 3 - 32436号公報に示されるように、その歯面部にクラウニングを設ける技術的思想が開示されている。

[0005] さらに、トルクを伝達するための歯部組立体を有するシャフト Zハブユニットに関する特表平 11—514079号公報には、長手方向に沿って一定の外径を有するシャフト歯部と、長手方向に沿って一定の基部径を有するハブ歯部とが形成され、シャフト端部側の第 1の部分におけるシャフト歯部の基部径（dwl)及びハブ歯部の内径（Dnl )に対し、シャフトシャンクに近接する第 2の部分におけるシャフト歯部の基部径（dw2 )及びハブ歯部の内径 (Dn2)をそれぞれ大きく設定することが開示されてレ、る (dwl < dw2、 Dnl < Dn2)。

[0006] さらにまた、軸部材と外周部材とのスプライン結合に関する特開 2000-97244号公報には、軸部材のシャフトシャンク側において、前記軸部材側の歯の谷部を拡径させて拡径領域を形成し、前記拡径領域内に軸部材側の歯と外周部材側の歯との嵌合部を設けることが開示されている。

[0007] ところで、本出願人は、スプラインが形成されたスプラインシャフトのクラウユングトツプの位置を、スプラインシャフトと等速ジョイントとの嵌合部位に回転トルクが付与された際に最小となる位置に設けることにより、所定部分に応力が集中することを抑制すると共に、装置の全体構成を簡素化することを提案している（特開 2001-287122号公報参照）。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] 本発明の一般的な目的は、所定部位に対する応力集中を抑制して、より一層、静的強度及び疲労強度を向上させることが可能なシャフト及びハブの動力伝達機構を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0009] 本発明によれば、シャフト歯部とハブ歯部とが係合した状態においてシャフト及びハブ間に回転トルクが付与された場合、応力が集中する部位であるシャフト歯部の谷部の外径を増大させることにより、軸強度を向上させると共に応力を分散させることができる。

[0010] また、本発明では、シャフト歯部の谷部の外径の変化点とハブ歯部の山部の内径の変化点とが所定距離だけオフセットしているため、前記シャフト歯部に付与された応力が一方の変化点と他方の変化点とにそれぞれ分散されることにより応力集中が緩和される。この結果、応力の集中を緩和して分散させることができるため、シャフト歯部とハブ歯部との係合部位に対する静的強度及び疲労強度を向上させることができる。

[0011] さらに、本発明では、前記シャフト歯部とハブ歯部との嚙合部位に付与される荷重の度合いに対応して、主たる荷重伝達領域が異なるように設けられるとよい。例えば、前記荷重の度合を、低荷重、中荷重及び高荷重に分類した場合、前記低荷重、中荷重及び高荷重の主たる各荷重伝達領域は、クラウユングトップからシャフトシャンク側に向かって順に離間する方向に設定されることにより、特定部位への応力集中が緩和される。

図面の簡単な説明

[図 1]図 1は、本発明の第 1の実施の形態に係る動力伝達機構が適用されたシャフト及びハブのユニットの一部切欠斜視図である。

[図 2]図 2Aは、シャフト歯部とハブ歯部とが係合した状態において、無負荷状態を示し、図 2Bは、前記無負荷状態から矢印 Y方向に回転トルクが付与された状態をそれぞれ示す部分拡大横断面図である。

[図 3]図 3は、図 1のシャフト歯部の谷部とハブ歯部の山部とが係合した状態におけるシャフトの軸線方向に沿った部分拡大縦断面図である。

[図 4]図 4は、図 3のシャフトにおける第 1段差部の傾斜角度 Θを緩やかに形成した状態を示す部分拡大縦断面図である。

[図 5]図 5は、図 4において、シャフト歯部の山部の外径をシャフトシャンク側に向かつて変化させた状態を示す部分拡大縦断面図である。

[図 6]図 6は、シャフト歯部に形成された第 1段差部の傾斜角度 Θと応力緩和及び生産技術性との関係を示す説明図である。

[図 7]図 7は、シャフト歯部及びハブ歯部に第 1段差部及び第 2段差部が形成されてレ、ない状態と、前記第 1段差部及び第 2段差部が形成された状態におけるシャフトに発生する応力値とその応力を測定した位置との関係を示す特性曲線図である。

[図 8]図 8は、第 1段差部の傾斜角度 Θをさらに緩やかにした状態におけるシャフトに発生する応力値とその応力を測定した位置との関係を示す特性曲線図である。

[図 9]図 9は、シャフト歯部の径の変化点及びハブ歯部の径の変化点がオフセットした状態と、オフセットしていない状態におけるシャフトに発生する応力値とその応力を測定した位置との関係を示す特性曲線図である。

[図 10]図 10は、回転トルクが付与されたときの入力荷重に対応してシャフトに発生する応力値とその応力を測定した位置との関係を示す特性曲線図である。

[図 11]図 11は、前記荷重が付与される位置と荷重の分類との関係を示す特性曲線図である。園 12]図 12は、図 3の ΧΠ-ΧΙΙ線に沿った部分拡大縦断面図である。

[図 13]図 13は、図 3の XIII— XIII線に沿った部分拡大縦断面図である。

[図 14]図 14は、図 3の XIV— XIV線に沿った部分拡大縦断面図である。

園 15]図 15は、本発明の第 2の実施の形態に係る動力伝達機構が適用されたシャフト及びハブのユニットの一部切欠斜視図である。

[図 16]図 16は、図 15のシャフト歯部の谷部とハブ歯部の山部とが係合した状態におけるシャフトの軸線方向に沿った部分拡大縦断面図である。

園 17]図 17は、シャフト歯部に形成された円弧部の起点である点 P1とハブ歯部に形成された段差部の起点である点 P2とがオフセットされることなく鉛直線上に一致した状態を示す部分拡大縦断面図である。

[図 18]図 18は、ハブ歯部に段差部が形成されていない状態と、シャフト歯部に円弧部が形成され且つハブ歯部に段差部が形成された状態におけるシャフトに発生する応力値とその応力を測定した位置との関係を示す特性曲線図である。

[図 19]図 19は、シャフト歯部の径の変化点及びハブ歯部の径の変化点がオフセットした状態とオフセットしていない状態におけるシャフトに発生する応力値とその応力を測定した位置との関係を示す特性曲線図である。

[図 20]図 20は、図 16の XX— XX線に沿った部分拡大縦断面図である。

[図 21]図 21は、図 16の XXI— XXI線に沿った部分拡大縦断面図である。

[図 22]図 22は、図 16の XXII— XXII線に沿った部分拡大縦断面図である。

園 23]図 23は、本発明の第 3の実施の形態に係る動力伝達機構が適用されたシャフト及びハブのユニットの一部切欠斜視図である。

[図 24]図 24は、図 23のシャフト歯部の谷部とハブ歯部の山部とが係合した状態におけるシャフトの軸線方向に沿った部分拡大縦断面図である。

[図 25]図 25は、図 24において、シャフト歯部の山部の外径をシャフトシャンク側に向かって変化させた状態を示す部分拡大縦断面図である。

園 26]図 26は、シャフト歯部に形成されたテーパ部の立ち上がり角度 Θと応力緩和及び生産技術性との関係を示す説明図である。

園 27]図 27は、シャフト歯部及びハブ歯部にテーパ部及び段差部が形成されていない状態と、前記オフセットすることなくテーパ部及び段差部が形成された状態におけるシャフトに発生する応力値とその応力を測定した位置との関係を示す特性曲線図である。

園 28]図 28は、シャフト歯部及びハブ歯部にテーパ部及び段差部が形成されていない状態と、テーパ部及び段差部のそれぞれの起点がオフセットした状態におけるシャフトに発生する応力値とその応力を測定した位置との関係を示す特性曲線図である

[図 29]図 29は、シャフト歯部の径の変化点及びハブ歯部の径の変化点がオフセットした状態とオフセットしていない状態におけるシャフトに発生する応力値とその応力を測定した位置との関係を示す特性曲線図である。

[図 30]図 30は、図 24の XXX— XXX線に沿った部分拡大縦断面図である。

[図 31]図 31は、図 24の XXXI— XXXI線に沿った部分拡大縦断面図である。

[図 32]図 32は、図 24の XXXII— XXXII線に沿った部分拡大縦断面図である。

園 33]図 33は、本発明の第 4の実施の形態に係る動力伝達機構が適用されたシャフト及びハブのユニットの一部切欠斜視図である。

[図 34]図 34は、図 33のシャフト歯部の谷部とハブ歯部の山部とが係合した状態におけるシャフトの軸線方向に沿った部分拡大縦断面図である。

園 35]図 35は、図 34のシャフトにおける段差部の緩やかな傾斜角度 Θとなる第 1テーパ部が形成された状態を示す部分拡大縦断面図である。

園 36]図 36は、図 35のシャフトに対してハブ歯部に第 2テーパ部を有するハブを係合させた状態におけるシャフトの軸線方向に沿った一部拡大縦断面図である。

[図 37]図 37は、図 35のシャフトに対してハブ歯部に所定の曲率半径の円弧部を有するハブを係合させた状態におけるシャフトの軸線方向に沿った部分拡大縦断面図である。

[図 38]図 38は、図 35において、シャフト歯部の山部の外径をシャフトシャンク側に向かって変化させた状態を示す部分拡大縦断面図である。

園 39]図 39は、シャフト歯部に形成された段差部の傾斜角度 Θと応力緩和及び生産技術性との関係を示す説明図である。 [図 40]図 40は、シャフト歯部に段差部が形成されていない状態と、前記段差部が形成された状態におけるハブに発生する応力値とその応力を測定した位置との関係を示す特性曲線図である。

[図 41]図 41は、段差部の傾斜角度 Θをさらに緩やかにした状態におけるシャフトに発生する応力値とその応力を測定した位置との関係を示す特性曲線図である。

[図 42]図 42は、図 34の XLII— XLII線に沿った部分拡大縦断面図である。

[図 43]図 43は、図 34の XLIII— XLIII線に沿った部分拡大縦断面図である。

[図 44]図 44は、図 34の XLIV— XLIV線に沿った部分拡大縦断面図である。

[図 45]図 45は、シャフト歯部及びハブ歯部におけるスプライン歯の断面形状を、インボリユート歯形とした変形例を示す拡大縦断面図である。

[図 46]図 46は、シャフト歯部のスプライン歯を転造ラックによつて転造成形する状態を示す一部省略斜視図である。

発明を実施するための最良の形態

[0013] 図 1において参照数字 10は、本発明の第 1の実施の形態に係る動力伝達機構が適用されたシャフト及びハブのユニットを示す。このユニット 10は、図示しない等速ジョイントの一部を構成するものであり、前記シャフト 12は、駆動力伝達軸として機能し、ハブ 14は、図示しないァウタカップの開口部内に収納され図示しないボールが係合する案内溝 15を有するインナリングとして機能するものである。

[0014] 前記シャフト 12の一端部及び他端部には、それぞれ、ハブ 14の軸孔 16に嵌合する嵌合部 18が形成される。ただし、図 1では、シャフト 12の一端部のみを示し、他端部の図示を省略している。前記嵌合部 18は、シャフト 12の軸線に沿って所定の歯長からなり、周方向に沿って形成された複数のスプライン歯 20を有するシャフト歯部 22 を備える。前記シャフト歯部 22は、凸状の山部 22aと凹状の谷部 22bとが周方向に沿って交互に連続して構成される。

[0015] 前記シャフト 12の中心側の前記シャフト歯部 22に近接する部位には、シャフトシャンク 24が設けられ、また、シャフト 12の端部側には、前記ハブ 14の抜け止め機能を有する図示しない止め輪が環状溝（図示せず）を介して装着される。

[0016] 前記シャフト 12を半径内方向に向かって見た場合、シャフト歯部 22の山部 22aは、図 2Aに示されるように、歯厚が最大となるクラウニングトップ P0から山部 22aの両端部に向かって前記歯厚が連続的に減少するように形成されたクラウニングを有する。換言すると、シャフト歯部 22の山部 22aを平面視した場合、図 2Aに示されるように両側がそれぞれ等しく湾曲したクラウユング形状を有する。

[0017] 前記ハブ 14の軸孔 16の内周面には、前記シャフト 12の嵌合部 18に嵌合する複数の直線状のスプライン歯 26を有するハブ歯部 28が形成される。前記ハブ歯部 28は、凸状の山部 28aと凹状の谷部 28b (図 9一図 11参照）とが周方向に沿って交互に連続して構成され、前記ハブ歯部 28の山部 28aは、図 2Aに示されるように、略同一の歯厚からなり、シャフト 12の軸線と略平行となるように形成されている。

[0018] 図 3は、シャフト歯部 22の谷部 22bとハブ歯部 28の山部 28aとが係合した状態におけるシャフト 12の軸線方向に沿った一部拡大縦断面図である。図 3中において、 P0 はクラウユングトップに対応する位置を示す。

[0019] シャフト歯部 22の谷部 22b (谷部径 φ A1)のクラウニングトップ P0に対応する位置（破線参照）からシャフトシャンク 24側に向かって水平方向に所定距離 L1だけ移動した点 P1 (変化点）を設定し、前記点 P1からその谷部 22bをハブ歯部 28側に向かって膨出させ、谷部径 Φ Α1から谷部径 Φ Α2に変化させた第 1段差部 30を形成し、さらに、所定距離 L2だけ谷部径 Φ Α2を延在させてシャフトシャンク 24に連続させて形成する。

[0020] この場合、シャフト歯部 22側の前記第 1段差部 30は、例えば、傾斜面または所定の曲率半径からなる円弧状の曲面または複合面等によって形成するとよい。また、シャフト歯部 22の山部 22aの外径は、図 3及び図 4に示されるように、軸線方向に沿つて一定で変化しないものと、図 5に示されるように、山部 22aの外径が点 P1の近傍部位からシャフトシャンク 24側に向かって徐々に縮径（歯丈が短縮）するように変化するものとの両方が含まれる。前記山部 22aの外径をシャフトシャンク 24側に向かって徐々に縮径させることにより、後述する転造ラックによる製造が容易となる。また、回転トルクの伝達機能が低下することがなレ、。なお、図 5中における記号 Hは、山部 22aの外径の変化（落ち込み）と対比するための水平線を示す。

[0021] ハブ歯部 28の山部 28aでは、前記シャフト歯部 22の点 P1からシャフトシャンク 24と反対側に水平方向に沿った所定距離 L4だけオフセットした位置に点 P2を設定し、前記点 P2からその山部径 φ A3を山部径 φ A4に変化させた第 2段差部 32を形成し、さらに、所定距離 L3だけ山部径 Φ Α4を延在させて形成する。

[0022] この場合、ハブ歯部 28の前記第 2段差部 32は、例えば、傾斜面または所定の曲率半径からなる円弧状の曲面または複合面等によって形成し、前記第 1段差部 30の形状と異なる形状であってもよい。前記第 2段差部 32の傾斜角度は、第 1段差部 30の傾斜角度に対応して任意に設定される。なお、ハブ歯部 28側の形状は、前記第 2段差部 32の形状に限定されるものではなぐ例えば、所定の曲率半径を有する R形状、テーパ形状等を含む形状であってもよい。また、ハブ歯部 28の谷部 28bの内径は、軸線方向に沿って一定で変化しないものとする。

[0023] 前記谷部径 φ Α1、 φ Α2は、それぞれ、シャフト 12の軸心からシャフト歯部 22の谷部 22bの底面までの離間距離を示したものであり、前記山部径 φ A3、 φ Α4は、それぞれ、シャフト 12の軸心力らハブ歯部 28の山部 28aの歯先までの離間距離を示したものである。

[0024] なお、シャフト歯部 22側の L2は、 L1より大きく設定されるとよい（LI <L2)。後述するように、シャフト歯部 22とハブ歯部 28との嚙合部位に付与される荷重の度合いに対応して、例えば、低荷重、中荷重及び高荷重等の主たる荷重伝達領域を異なるように設定するためである。さらに、シャフト歯部 22側の L2とハブ歯部 28側の L3とはそれぞれ略等しく (L2 = L3)、又はシャフト歯部 22側の L2に対してハブ歯部 28側の L 3が大きくなるように設定されるとよい（L2<L3)。寸法公差及び寸法精度によって後述するオフセットが設定し易くなると共に、組み付け性を向上させることができるからである。

[0025] 図 3から諒解されるように、シャフト歯部 22の第 1段差部 30の立ち上がりの起点（変ィ [^点）となる点 P1と、ハブ歯部 28の第 2段差部 32の立ち上がりの起点（変化点）となる点 P2とが所定の離間距離 L4だけ略水平方向にオフセットした位置に設定されている。

[0026] 従って、シャフト歯部 22とハブ歯部 28とが係合したシャフト 12及びハブ 14のュニット 10に対して回転トルクが付与された場合、シャフト歯部 22側の点 P1とハブ歯部 28 側の点 P2とが所定距離だけオフセットしているため、前記ユニット 10に付与された応力が前記点 P1と点 P2とにそれぞれ分散されることにより応力集中を緩和することができる。

[0027] この結果、第 1の実施の形態では、応力の集中を緩和して分散させることができるため、シャフト歯部 22とハブ歯部 28との係合部位に対する静的強度及び疲労強度を向上させることができる。

[0028] なお、後述する図 17と同様に、前記点 P1と点 P2とをオフセットさせることがなぐ鉛直線上に前記点 P1及び点 P2とが一致するように設定してもよい。この場合、シャフト歯部 22側に形成された第 1段差部 30とハブ歯部 28側に形成された第 2段差部 32との共働作用下に、シャフト歯部 22の第 1段差部 30に付与される応力が分散されて応力集中を緩和することができる。

[0029] さらに、図 4に示されるように、点 Pl、点 P3、点 P4を結んだ直角三角形の断面積を増大させ、点 P1及び点 P4を結ぶ線分 P14と点 P1及び点 P3を結ぶ線分 P13とがなす角度 Θ、すなわち、第 1段差部 30の傾斜角度 Θを所定値に設定することにより、第 1段差部 30に形成されたテーパ部 34によってより一層応力集中が緩和される。

[0030] 前記第 1段差部 30の傾斜角度 Θと応力緩和及び生産技術性との関係を図 6に示す。図 6から諒解されるように、前記傾斜角度 Θを 5度一 45度に設定すると良好（〇印参照）であり、前記傾斜角度 Θを 10度一 35度に設定すると最適（◎印参照）である。

[0031] 前記傾斜角度 Θを 3度に設定すると、応力分散効果を十分に発揮することができなレ、と共に、後述する転造ラックによる生産が困難であって不適である。一方、前記傾斜角度 Θを 90度に設定すると、階段状の第 1段差部 30に応力が過剰に集中するとレ、う問題があると共に、後述する転造ラックの耐久性を劣化させるという他の問題がある。

[0032] 第 1及び第 2段差部 30、 32がない通常のシャフト及びハブのスプライン嵌合では、シャフトシャンクの近傍部位に応力のピークポイントが発生する力第 1の実施の形態では、シャフト歯部 22に第 1段差部 30を設けて点 P1にもある程度の応力が集中するように構成し、シャフトシャンク 24側に集中する応力を分散させている。この場合、シャフト歯部 22の第 1段差部 30の傾斜角度 Θを、例えば、 90度のように大きく設定しすぎると点 P1に応力が過剰に集中しすぎて応力分散 (応力緩和)効果を発揮することができない。従って、前記第 1段差部 30の立ち上がり角度である傾斜角度 Θを適正に設定することにより、シャフトシャンク 24の近傍に発生する応力の集中を好適に分散させて、ピークポイントにおける応力値を低減することができる。

[0033] ここで、シャフト歯部 22及びハブ歯部 28にそれぞれ第 1段差部 30及び第 2段差部 32が形成されていない比較例に係る応力値の特性曲線 A (破線参照）と、所定距離だけオフセットした点 P1及び P2を有すると共に、第 1段差部 30の傾斜角度 Θを大きく設定したときの応力値の特性曲線 B (実線参照）を、それぞれ図 7に示す。特性曲線 Aと特性曲線 Bとを比較すると、テーパ部 34を有する構造の特性曲線 Bでは、応力値のピークが減少して応力の集中が緩和されていることが諒解される。

[0034] また、図 8は、前記第 1段差部 30の傾斜角度 Θを、前記特性曲線 Bと比較して緩や力に設定したときの応力値の特性曲線 Cを示したものであり、前記傾斜角度 Θを緩やかに設定してテーパ部 34を大きく形成することにより、前記テーパ部 34によってより一層応力が緩和されることが諒解される（図 7に示す特性曲線 Bの α部分と図 8に示す特性曲線 Cの β部分とを比較参照）。

[0035] 次に、シャフト歯部 22側の点 P1とハブ歯部 28側の点 Ρ2とが所定距離だけオフセットした状態における応力値の特性曲線（実線) Μと、前記点 P1と点 Ρ2とがオフセットしていない、すなわち水平方向に沿った離間距離が零の状態における応力値の特性曲線 (破線) Νとを図 9に示す。

[0036] この場合、特性曲線 Μ及び特性曲線 Νのオフセットの有無部分（図 9中の γ部分参照）を比較すると、オフセットしていない特性曲線 Νに対してシャフト歯部側の起点 P1 とハブ歯部側の起点 Ρ2とがオフセットした特性曲線 Μが緩やかな曲線となっており、オフセットさせることにより径の変化部分における応力の集中が緩和されている。

[0037] 次に、回転トルクが付与されていない無負荷状態から、回転トルクが付与されてクラゥユング形状を有するシャフト歯部 22の山部 22aと直線形状を有するハブ歯部 28の山部 28aとが嚙合して変形した状態を図 2A及び図 2Bに示す。なお、回転トルクによる荷重入力方向は、クラウニングの軸線と直交する矢印 Y方向に設定した。 [0038] この場合、応力値と測定位置（図 2A、図 2Bの矢印 X参照）との関係を表した図 10 に示されるように、入力される荷重の度合いが異なることにより、応力値のピークボイントが測定位置に沿って変化していることがわかる。前記入力される荷重の度合いを、例えば、低荷重、中荷重、高荷重の 3段階とすると、前記段階に対応した低荷重特性曲線 D、中荷重特性曲線 E、高荷重特性曲線 Fとなる。

[0039] また、図 11は、低荷重、中荷重、高荷重のように入力される荷重の分類と、前記荷重が付与される位置との関係を示す特性図である。図 2Bから諒解されるように、入力される荷重の度合いによってシャフト歯部 22とハブ歯部 28との嚙合部位力荷重付与位置 a、 b、 cに対応する円 a、円 b、円 cのように順次変化している。この嚙合部位は、入力される荷重の度合いに対応してクラウユングトップ POからシャフトシャンク 24側に離間する方向に作用している。

[0040] すなわち、低荷重が付与されたときには、円 aの領域が主たる低荷重伝達領域となり、中荷重が付与されたときには、前記円 aからシャフトシャンク 24側に僅かに離間した円 bの領域が主たる中荷重伝達領域となり、高荷重が付与されたときには、前記円 bからシャフトシャンク 24側に僅かに離間する円 cの領域が主たる高荷重伝達領域となる。

[0041] このようにシャフト歯部 22を歯厚が変化したクラウニング形状とすることにより、入力される荷重の度合いに応じて荷重が伝達される領域 (応力値のピークポイント）が変化するように設定され、特定の部位に対する応力集中を緩和することができる。

[0042] 図 12—図 14は、それぞれ、図 3の XII— XII線の部位、 XIII— XIII線の部位及び XI V— XIV線の部位における、シャフト 12とハブ 14とを組み付けた際のシャフト歯部 22 の谷部 22bとハブ歯部 28の山部 28aとの係合状態を示す縦断面図である。なお、図 12—図 14中における φ dl φ d3は、それぞれシャフト 12の軸心力ものピッチ円径を示す。

[0043] シャフト歯部 22をクラウユング形状とすることにより、クラウユングトップ POの近傍領域のみが接触し（図 13の接触部位参照）、その他の領域では、シャフト歯部 22の谷部 22bとハブ歯部 28の山部 28aとが非接触状態となる（図 12及び図 14参照）。

[0044] このようにクラウユング形状とすることによりシャフト歯部 22とハブ歯部 28との接触面積を減少させることができ、シャフト 12及びハブ 14の組み付け時における圧入荷重を低下させてシャフト歯部 22の谷部 22bに作用する応力を低減することができる。また、組み付け時における圧入荷重を増大させることがなぐシャフト歯部 22とハブ歯部 28との間のバックラッシュを抑制することができる。

[0045] また、図 12及び図 13と、図 14とを比較して諒解されるように、シャフト歯部 22及びハブ歯部 28のシャフトシャンク 24に近接する部位に第 1段差部 30及び第 2段差部 3 2をそれぞれ形成することにより、応力が集中する領域のシャフト歯部 22の径を δだけ増大させることができる。

[0046] 従って、応力が集中する領域のシャフト歯部 22の径を δだけ増大させることにより、シャフト歯部 22の谷部 22bの歯底 Rの曲率を大きく設定することが可能となり、応力を分散させることができる。また、シャフトシャンク 24に近接する部位の径を他の部位と比較して増大させることにより、全体応力（主応力）を低減させることができる。

[0047] 次に、本発明の第 2の実施の形態に係る動力伝達機構が適用されたシャフト及びハブのユニット 100を図 15に示す。なお、以下に示す実施の形態において、第 1の実施の形態と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

[0048] 図 16は、シャフト歯部 22の谷部 22bとハブ歯部 28の山部 28aとが係合した状態におけるシャフト 12の軸線方向に沿った一部拡大縦断面図である。シャフト歯部 22 の谷部 22b (谷部径 φ B1)のクラウニングトップ P0に対応する位置 (破線参照）からシャフトシヤンク 24側に向かって水平方向に所定距離 L1だけ移動した点 P1を設定する。前記設定された点 P1を起点としてハブ歯部 28側に向かって延在し、曲率中心を点 P3として所定の曲率半径 Wからなる円弧部 130を形成してシャフトシャンク 24側に連続させる。

[0049] なお、シャフト歯部 22の山部 22aの外径は、図 16及び図 17に示されるように、軸線方向に沿って一定で変化しないものと、図 5と同様に、山部 22aの外径が点 P1の近傍部位からシャフトシャンク 24側に向かって徐々に縮径 (歯丈が短縮）するように変化するものとの両方が含まれる。

[0050] ハブ歯部 28の山部 28aでは、前記シャフト歯部 22の点 P1からシャフトシャンク 24と反対側に水平方向に沿った所定距離 L4だけオフセットした位置に点 P2を設定し、前記点 P2からその山部径 φ B2を山部径 φ B3に変化させた段差部 132を形成し、さらに、所定距離 L3だけ前記山部径 φ B3を延在させて形成する。

[0051] この場合、シャフト歯部 22側と反対方向に窪んで形成されるハブ歯部 28の前記段差部 132は、例えば、傾斜面または所定の曲率半径からなる円弧状の曲面または複合面等によって形成するとよい。前記点 P2を起点とする段差部 132の傾斜角度は、円弧部 130に対応して任意に設定される。なお、ハブ歯部 28側の形状は、前記段差部 132の形状に限定されるものではなぐ例えば、所定の曲率半径を有する R形状、テーパ形状等を含む形状であってもよい。また、ハブ歯部 28の谷部 28bの内径は、軸線方向に沿って一定で変化しないものとする。

[0052] 前記谷部径 φ B1は、シャフト 12の軸心力もシャフト歯部 22の谷部 22bの底面までの離間距離を示したものであり、前記山部径 φ Β2、 φ B3は、それぞれ、シャフト 12 の軸心からハブ歯部 28の山部 28aの歯先までの離間距離を示したものである。

[0053] なお、シャフト歯部 22側の L2は、 L1より大きく設定され（LI < L2)、し力も、ハブ歯部 28側の L3は、シャフト歯部 22側の L2よりも小さく設定されるものとする（L2 >L3)

[0054] 図 16から諒解されるように、シャフト歯部 22の円弧部 130の立ち上がりの起点（変ィ匕）となる点 PIと、ハブ歯部 28の段差部 132の立ち上がりの起点（変化点）となる点 P2とが所定の離間距離 L4だけ略水平方向にオフセットした位置に設定されている。

[0055] 従って、シャフト歯部 22とハブ歯部 28とが係合したシャフト 12及びハブ 14のュニット 100に対して回転トルクが付与された場合、シャフト歯部 22側の点 P1とハブ歯部 2 8側の点 P2とが所定距離 L4だけオフセットしているため、前記ユニット 100に付与された応力が前記点 P1と点 P2とにそれぞれ分散されることにより応力集中を緩和すること力 Sできる。

[0056] この結果、応力の集中を緩和して分散させることができるため、シャフト歯部 22とノヽブ歯部 28との係合部位に対する静的強度及び疲労強度を向上させることができる。

[0057] さらに、図 17に示されるように、シャフト歯部 22側の円弧部 130の起点となる点 P1 とハブ歯部 28側の段差部 132の起点となる点 P2とをオフセットさせることがなぐ鉛直線上に前記点 P1及び点 P2がー致するように設定してもよい。この場合、シャフト歯部 22側に形成された円弧部 130とハブ歯部 28側に形成された段差部 132の共働作用下に、シャフト歯部 22の円弧部 130に付与される応力が分散されて応力集中を緩和することができる。

[0058] ここで、ハブ歯部 28に段差部 132が形成されていない比較例に係る応力値の特性曲線 G (破線）と、図 16に示されるように所定距離 (L4)だけオフセットした点 P1及び P2を有し、シャフト歯部 22側に円弧部 130が形成され且つハブ歯部 28側に段差部 132が形成された構造の応力値の特性曲線 K (実線）を、それぞれ図 18に示す。

[0059] 特性曲線 Gと特性曲線 Kとを比較すると、図 16に示す構造からなる特性曲線では、応力値のピークを tO部分と tl部分とに分散させることにより、前記 tl部分における前記応力値のピークが減少していることが諒解される。すなわち、特性曲線 Kにおける tO部分の応力値は、特性曲線 Gにおける tO部分の応力値と比較して増加している力特性曲線 Kにおける最大応力値である tl部分の応力値は、特性曲線 Gに比べて減少しているため、シャフト 12に発生する最大応力値のピークを低減させ、しかも測定位置の全体にわたって応力値を低減させることができる。

[0060] 次に、シャフト歯部 22側の点 P1とハブ歯部 28側の点 P2とが所定距離だけオフセットした状態における応力値の特性曲線（実線) Mと、前記点 P1と点 P2とがオフセットしていない、すなわち水平方向に沿った離間距離が零の状態における応力値の特性曲線 (破線) Nとを図 19に示す。

[0061] この場合、特性曲線 M及び特性曲線 Nのオフセットの有無部分（図 19中の α部分参照）を比較すると、オフセットしていない特性曲線 Νに対してシャフト歯部側の起点 P1とハブ歯部側の起点 Ρ2とがオフセットした特性曲線 Μが緩やかな曲線となっており、オフセットさせることにより径の変化部分における応力の集中が緩和されている。

[0062] さらに、図 20 図 22は、図 16の XX— XX線の部位、 XXI— XXI線の部位、 XXII— X XII線の部位における、シャフト 12とハブ 14とを組み付けた際のシャフト歯部 22の谷部 22bとハブ歯部 28の山部 28aとの係合状態を示す縦断面図である。その作用乃至効果は、第 1の実施の形態における図 12—図 14と同一であるため、その詳細な説明を省略する。

[0063] なお、シャフト歯部 22をクラウニング形状とすることにより、入力される荷重の度合いに応じて荷重が伝達される領域 (応力値のピークポイント）が変化することは、図 2A、図 2B及び図 10、図 11に示されるように、第 1の実施の形態と同一である。

[0064] 次に、本発明の第 3の実施の形態に係る動力伝達機構が適用されたシャフト及びハブのユニット 200を図 23に示す。また、図 24は、シャフト歯部 22の谷部 22bとハブ歯部 28の山部 28aとが係合した状態におけるシャフト 12の軸線方向に沿った一部拡大縦断面図である。

[0065] シャフト歯部 22の谷部 22b (谷部径 φ C1)のクラウユングトップ Ρ0に対応する位置（破線参照）からシャフトシャンク 24側に向かって水平方向に所定距離 L1だけ移動した点 P1 (変化点）を設定し、水平方向に沿った谷部 22bに対して所定の立ち上がり角度 Θ力なり、前記点 P1を起点としてその谷部 22bの径がハブ歯部 28側に向力、つて徐々に増大するように形成されたテーパ部 230を設け、前記テーパ部 230を延在させてシャフトシャンク 24に連続させて形成する。

[0066] なお、シャフト歯部 22の山部 22aの外径は、図 24に示されるように、軸線方向に沿つて一定で変化しないものと、図 25に示されるように、山部 22aの外径が点 P1の近傍部位からシャフトシャンク 24側に向かって徐々に縮径 (歯丈が短縮）するように変化するものとの両方が含まれる。前記山部 22aの外径をシャフトシャンク 24側に向かつて徐々に縮径させることにより、後述する転造ラックによる製造が容易となる。また、前記山部 22aの外径をシャフトシャンク 24側に向かって徐々に縮径させても、回転トルクの伝達機能が低下することがなレ、。なお、図 25中における記号 Hは、山部 22a の外径の変化（落ち込み）と対比するための水平線を示す。

[0067] ハブ歯部 28の山部 28aでは、前記シャフト歯部 22の点 P1からシャフトシャンク 24と反対側に水平方向に沿った所定距離 L3だけオフセットした位置に点 P2を設定し、前記点 P2からその山部径 φ C2から山部径 φ C3に変化させた段差部 232を形成し、さらに、所定距離 L2だけ山部径 φ〇3を延在させて形成する。

[0068] この場合、ハブ歯部 28の前記段差部 232は、例えば、傾斜面または所定の曲率半径からなる円弧状の曲面または複合面等によって形成するとよい。前記 Ρ2を起点とする段差部 232の傾斜角度は、テーパ部 230の立ち上がり角度 Θに対応して任意に設定される。なお、ハブ歯部 28側の形状は、前記段差部 232の形状に限定されるものではなく、例えば、所定の曲率半径を有する R形状、テーパ形状等を含む形状であってもよい。また、ハブ歯部 28の谷部 28bの内径は、軸線方向に沿って一定で変化しないものとする。

[0069] 前記谷部径 φ C1は、シャフト 12の軸心からシャフト歯部 22の谷部 22bの底面までの離間距離を示したものであり、前記山部径 φ C2、 φ C3は、それぞれ、シャフト 12 の軸心力もハブ歯部 28の山部 28aの歯先までの離間距離を示したものである。

[0070] 図 24力諒解されるように、シャフト歯部 22のテーパ部 230の立ち上がりの起点となる点 P1と、ハブ歯部 28の段差部 232の立ち上がりの起点となる点 P2とが所定の離間距離 L3だけ略水平方向にオフセットした位置に設定されている。

[0071] 従って、シャフト歯部 22とハブ歯部 28とが係合したシャフト 12及びハブ 14のュニット 10に対して回転トルクが付与された場合、シャフト歯部 22側の点 P1とハブ歯部 28 側の点 P2とが所定距離だけオフセットしているため、前記ユニット 10に付与された応力が前記点 P1と点 P2とにそれぞれ分散されることにより応力集中を緩和することができる。

[0072] この結果、応力の集中を緩和して分散させることができるため、シャフト歯部 22とハブ歯部 28との係合部位に対する静的強度及び疲労強度を向上させることができる。

[0073] なお、テーパ部 30の立ち上がり角度 Θを緩やかに設定することにより、応力作用面であるテーパ部 30の面積を増大させることができ、より一層応力集中が緩和される。

[0074] 前記テーパ部 230の立ち上がり角度 Θと応力緩和及び生産技術性との関係を図 2 6に示す。図 26から諒解されるように、前記テーパ部 230の立ち上がり角度 Θを 6度一 65度に設定すると良好（〇印参照）であり、前記立ち上がり角度 Θを 10度一 30度に設定すると最適（◎印参照）である。

[0075] 前記立ち上がり角度 Θを 4度に設定すると、応力の分散が不十分となり、一方、前記立ち上がり角度 Θを 65度に設定すると後述する転造ラックによる廉価な転造成形を使用することができなくなり、生産技術性が劣化するからである。

[0076] ここで、シャフト歯部 22及びハブ歯部 28にそれぞれテーパ部 230及び段差部 232 が形成されてレ、なレ、比較例に係る応力値の特性曲線 R (破線参照）と、点 P1及び点 P2がオフセットすることなく鉛直線上に一致して設定されるとともに、段差部 232が形成された応力値の特性曲線 S (実線参照）を、それぞれ図 27に示す。

[0077] この場合、オフセットしていない特性曲線 Sでは、比較例に係る特性曲線 Rと比較して応力値のピークが減少して応力の集中が緩和されているが、鉛直線上に一致する点 P1及び点 P2の部位（図 27中のひ部分参照）に応力が集中して応力値が高くなつていることがわかる。

[0078] また、図 28の特性曲線 T (実線参照）は、図 24に示される構造からなり、シャフト歯部 22及びハブ歯部 28にそれぞれテーパ部 230及び段差部 232を形成し、テーパ部 230の起点である点 P1と段差部 232の起点である点 P2とを水平方向に沿って距離 L3だけオフセットさせたときの応力値を示したものであり、オフセットしていない特性曲線 S (図 27参照）と比較して、点 P1及び点 P2のオフセットした部位（図 28の β部分）の応力値が、より一層緩和されていることが諒解される（図 27の α部分と図 28の i3部分とを比較対照）。

[0079] 次に、シャフト歯部 22側の点 P1とハブ歯部 28側の点 P2とが所定距離だけオフセットした状態における応力値の特性曲線（実線) Mと、前記点 P1と点 P2とがオフセットしていない、すなわち水平方向に沿った離間距離が零の状態における応力値の特性曲線 (破線) Nとを図 29に示す。

[0080] この場合、特性曲線 M及び特性曲線 Nのオフセットの有無部分（図 29中の γ部分参照）を比較すると、オフセットしていない特性曲線 Νに対してシャフト歯部側の起点 P1とハブ歯部側の起点 Ρ2とがオフセットした特性曲線 Μが緩やかな曲線となっており、オフセットさせることにより径の変化部分における応力の集中が緩和されている。

[0081] さらに、図 30 図 32は、図 24の ΧΧΧ—ΧΧΧ線の部位、 ΧΧΧΙ—ΧΧΧΙ線の部位、 X XXII— XXXII線の部位における、シャフト 12とハブ 14とを組み付

けた際のシャフト歯部 22の谷部 22bとハブ歯部 28の山部 28aとの係合状態を示す縦断面図である。その作用乃至効果は、第 1の実施の形態における図 12 図 14と同一であるため、その詳細な説明を省略する。

[0082] なお、シャフト歯部 22をクラウユング形状とすることにより、入力される荷重の度合いに応じて荷重が伝達される領域 (応力値のピークポイント）が変化することは、図 2A、図 2B及び図 10、図 11に示されるように、第 1の実施の形態と同一である。

[0083] 次に、本発明の第 4の実施の形態に係る動力伝達機構が適用されたシャフト及びハブのユニット 300を図 33に示す。また、図 34は、シャフト歯部 22の谷部 22bとハブ歯部 28の山部 28aとが係合した状態におけるシャフト 12の軸線方向に沿った一部拡大縦断面図である。

[0084] シャフト歯部 22の谷部 22bは、図 34に示されるように、シャフトシャンク 24側に向かつて水平方向に所定距離だけ延在され、点 P1を起点としてハブ歯部 28側に向かつて所定角度傾斜しながら膨出した段差部 332が形成されている。そして、この段差部 332は、点 P2を起点として水平方向に所定距離だけ延在してシャフトシャンク 24に連続するように形成されている。換言すると、シャフト歯部 22は、谷部 22bにおける谷部径 φ E1から段差部 332における谷部径 φ E2へと変化するように形成されている。

[0085] この場合、前記段差部 332は、例えば、傾斜面又は所定の曲率半径からなる円弧状の曲面又は複合面等によって形成するとよい。

[0086] また、シャフト歯部 22の山部 22aの外径は、図 34—図 37に示されるように、軸線方向に沿って一定で変化しないものと、図 38に示されるように、山部 22aの外径が点 P 1の近傍部位からシャフトシャンク 24側に向かって徐々に縮径（歯丈が短縮)するように変化するものとの両方が含まれる。前記山部 22aの外径をシャフトシャンク 24側に向かって徐々に縮径させることにより、後述する転造ラックによる製造が容易となる。また、回転トルクの伝達機能は低下しなレ、。なお、図 38中における記号 Hは、山部 2 2aの外径の変化（落ち込み）と対比するための水平線を示す。

[0087] 一方、ハブ歯部 28の山部 28aは、ハブ 14の軸線方向に沿って一定の外径 φ E3で変化しないように形成されると共に、前記山部 30aと同様に、谷部 28bの内径も前記ハブ 14の軸線方向に沿って一定で変化しないものとする。

[0088] 従って、シャフト歯部 22とハブ歯部 28とが係合したシャフト 12及びハブ 14のュニット 300に対して回転トルクが付与された場合、前記ユニット 300に付与された応力が、ハブ歯部 28におけるシャフト歯部 22の点 P1と対向する U1部分と、該シャフト歯部 2 2の段差部 332と対向する U2部分とにそれぞれ分散されることにより応力集中を緩和することができる（図 34参照）。

[0089] この結果、応力の集中を緩和して分散させることができるため、シャフト歯部 22とハブ歯部 28との係合部位に対する静的強度及び疲労強度を向上させることができる。

[0090] また、図 35に示されるように、シャフト歯部 22の谷部 22bにおける点 Pl、点 P2'、点 P3を結んだ直角三角形の断面積を増大させ、点 P1及び点 P3を結ぶ線分 P13と点 P1及び点 P2'を結ぶ線分 P12'とがなす角度 Θ、すなわち、段差部 332の傾斜角度 Θを緩やかに設定することにより、前記段差部 332に形成された第 1テーパ部 334によって応力集中がより一層緩和される。

[0091] 前記段差部 332の傾斜角度 Θと応力緩和及び生産技術性との関係を図 39に示す。図 39から諒解されるように、前記傾斜角度 Θを 5度一 45度に設定すると良好（〇印参照）であり、前記傾斜角度 θを 10度一 35度に設定すると最適（◎印参照）である。

[0092] 前記傾斜角度 Θを 3度に設定すると、応力分散効果を十分に発揮することができなレ、と共に、後述する転造ラックによる生産が困難であって不適である。一方、前記傾斜角度 Θを 90度に設定すると、階段状の段差部 32に応力が過剰に集中するという問題があると共に、後述する転造ラックの耐久性を劣化させるという他の問題がある。

[0093] 段差部 332がない通常のシャフト及びハブのスプライン嵌合では、シャフトシャンクの近傍部位に応力のピークポイントが発生する力第 4の実施の形態では、シャフト歯部 22に段差部 332を設けて点 P1と対向するハブ歯部 28にもある程度の応力が集中するように構成し、シャフトシャンク 24側に集中する応力を分散させている。この場合、シャフト歯部 22の段差部 332の傾斜角度 Θを、例えば、 90度のように大きく設定しすぎると点 P1と対向するハブ歯部 28に応力が過剰に集中しすぎて応力分散（応力緩和)効果を発揮することができない。従って、前記段差部 332の立ち上がり角度である傾斜角度 Θを適正に設定することにより、シャフトシャンク 24の近傍に発生する応力の集中を好適に分散させて、ピークポイントにおける応力値を低減することができる。

[0094] 一方、図 36に示されるように、上述したシャフト歯部 22に係合されるハブ 14aにおいて、水平方向に延在するハブ歯部 28の山部 28aに対して点 P4を立ち上がりの起点とし、シャフトシャンク 24側に向かって所定角度で傾斜して延在する第 2テーパ部 336を形成するようにしてもよい。この第 2テーパ部 336は、シャフト歯部 22の段差部 332の起点となる点 P1及び第 1テーパ部 334と対向するように形成され、前記シャフト歯部 22から離間する方向に山部径 φ E4から φ E5へと拡径するように形成される。

[0095] なお、シャフト歯部 22における段差部 332の起点となる点 P1と、ハブ歯部 28における第 2テーパ部 336の起点となる点 P4とをシャフト 12の軸線方向に沿って所定距離だけオフセットさせるように設定してもよいし、前記点 P1と点 P4とを一致させるように設定してもよい。この場合、シャフト歯部 22側に形成された段差部 332とハブ歯部 28側に形成された第 2テーパ部 336の共働作用下に、前記ハブ歯部 28の第 2テーパ部 336に付与される応力が分散されて応力集中を緩和することができる。

[0096] このように第 2テーパ部 336が形成されたハブ歯部 28とシャフト歯部 22とが係合したシャフト 12及びハブ 14aのユニット 300に対して回転トルクが付与された場合、該ユニット 300に付与された応力が第 2テーパ部 336によってハブ歯部 28におけるシャフト歯部 22の点 P1と対向する VI部分と、点 P2'と対向する V2部分とにそれぞれ分散され、応力集中を緩和して応力値のピークを低減することができる（図 36参照）。その結果、ハブ歯部 28に形成された第 1テーパ部 334によってシャフト歯部 22とハブ歯部 28との係合部位に対する静的強度及び疲労強度を向上させることができる。

[0097] さらにまた、図 37に示されるように、前記シャフト歯部 22に係合されるハブ 14bにおレヽて、水平方向に延在するハブ歯部 28の山部 28aに対して点 P5を立ち上がりの起点としてシャフトシャンク 24側に向かって所定の曲率半径 Rで延在する円弧部 338を形成するようにしてもよレ、。この円弧部 338は、シャフト歯部 22の段差部 332の起点となる点 P1及び第 1テーパ部 334と対向するように形成され、前記シャフト歯部 22より離間する方向に窪んで形成されている。

[0098] なお、シャフト歯部 22における段差部 332の起点となる点 P1と、ハブ歯部 28における円弧部 338の起点となる点 P5とをシャフト 12の軸線方向に沿って所定距離だけオフセットさせるように設定してもよいし、前記点 P1と点 P5とを一致させるように設定してもよレ、。この場合、シャフト歯部 22側に形成された段差部 332とハブ歯部 28側に形成された円弧部 338の共働作用下に、前記ハブ歯部 28の円弧部 338に付与される応力が分散されて応力集中を緩和することができる。 [0099] このように円弧部 338が形成されたハブ歯部 28とシャフト歯部 22とが係合したシャフト 12及びハブ 14bのユニット 300に対して回転トルクが付与された場合、該ユニット 300に付与された応力が円弧部 338によってハブ歯部 28におけるシャフト歯部 22の点 P1と対向する W1部分と、点 P2'と対向する W2部分とにそれぞれ分散され、応力集中を緩和して応力値のピークを低減することができる（図 37参照）。その結果、ハブ歯部 28に形成された円弧部 338によってシャフト歯部 22とハブ歯部 28との係合部位に対する静的強度及び疲労強度を向上させることができる。

[0100] ここで、シャフト歯部 22に段差部 332が形成されていない比較例に係る応力値の特性曲!^ (破線参照）と、点 P1を起点としてシャフト歯部 22に段差部 332が形成された場合の応力値の特性曲線 L (実線参照）を、それぞれ図 40に示す。特性曲！^と特性曲線 Lとを比較すると、段差部 332を有する構造の特性曲線 Lでは、応力値のピークが減少して応力の集中が緩和されていることが諒解される。

[0101] また、図 41は、前記段差部 332の傾斜角度 Θを、前記特性曲線 Lと比較して緩や力に設定したときの応力値の特性曲線 Mを示したものであり、前記傾斜角度 Θが緩やかに設定された第 1テーパ部 334を形成することにより、前記第 1テーパ部 334によって応力がより一層緩和されることが諒解される（図 40に示す特性曲線しの α部分と図 41に示す特性曲線 Μの β部分とを比較参照）。

[0102] さらに、図 42—図 44は、図 34の XLII—XLII線の部位、 XLIII—XLIII線の部位、 X LIV— XLIV線の部位における、シャフト 12とハブ 14とを組み付けた際のシャフト歯部 22の谷部 22bとハブ歯部 28の山部 28aとの係合状態を示す縦断面図である。その作用乃至効果は、第 1の実施の形態における図 12—図 14と同一であるため、その詳細な説明を省略する。

[0103] 図 42—図 44に示されるシャフト歯部 22及びハブ歯部 28の歯形形状を、図 45に示されるように、インボリユート歯形としてもよレ、。その際、シャフト歯部 22のシャフト歯 22 cとハブ歯部 28のハブ歯 28cとが、互いの基準ピッチ円直径 D上で接触した状態となる。すなわち、ラック形工具等によってシャフト 12及びハブ 14に対して簡便に前記シャフト歯部 22及びハブ歯部 28を加工することができると共に、前記シャフト歯部 22とハブ歯部 28を係合する際に円滑に係合させることができる。 [0104] なお、シャフト歯部 22をクラウニング形状とすることにより、入力される荷重の度合いに応じて荷重が伝達される領域 (応力値のピークポイント）が変化することは、図 2A、図 2B及び図 10、図 11に示されるように、第 1の実施の形態と同一である。

[0105] 次に、シャフト歯部 22のスプライン歯 20の製造方法について説明する。

[0106] 図 46に示されるように、超硬材料によって略直線状に形成された上下一組の転造ラック 40a、 40bの間に、前加工であるツールカ卩ェによって所定の形状に形成された棒状の被加工物 42を揷入し、相互に対向する一組の転造ラック 40a、 40bによって被力卩ェ物 42を押圧した状態において、図示しないァクチユエータの駆動作用下に前記一組の転造ラック 40a、 40bを相互に反対方向（矢印方向）に変位させることにより、被力卩ェ物 42の外周面に対してクラウユング形状を有するスプライン力卩ェが施される

[0107] このように転造成形を用いることにより、クラウユング形状を有するシャフト歯部 22のスプライン歯 20を簡便に成形することができる。なお、前記ツールカ卩ェによりシャフト歯部 22のスプライン歯 20の歯先には、約 50 μ ΐη程度の深さ力なる図示しないツール溝 (ツール目）が形成される。

[0108] また、転造成形を用いた場合、圧造 (鍛造)成形と比較して、成形サイクルが速ぐ前記転造ラック 40a、 40b等の成形歯具の耐久性を向上させることができる。さらに、転造成形では、転造ラック 40a、 40b等の成形歯を再研磨して再利用することが可能である。従って、転造成形を用いた場合、圧造 (鍛造)成形と比較して、寿命、成形サイタル、再利用等の点からコスト的に有利である。

[0109] ただし、転造成形の場合は歯先へ向かっての肉流れによって成形されるため、歯先の断面形状は必ずしも均等でなレ、場合がある。

Claims

請求の範囲

シャフト（12)に形成されたシャフト歯部（22)と、前記シャフト（12)の外周側に配置されたハブ（14)のハブ歯部（28)とが係合することにより、前記シャフト（12)及びハブ（14)間で相互にトルク伝達が可能に結合された機構において、

前記シャフト歯部（22)は、歯厚が変化したクラウニングからなる山部（22a)と、端部からシャフトシャンク（24)側に向かって外径が変化する谷部（22b)とを有し、前記ハブ歯部（28)は、歯厚が一定の直線状からなり且つ端部からシャフトシャンク (24)側に向かって内径が変化する山部（28a)と、軸線方向に沿って一定の内径からなる谷部（28b)とを有することを特徴とするシャフト及びハブの動力伝達機構。請求項 1記載の機構において、

前記シャフト歯部（22)の谷部（22b)の外径の変化点と、前記ハブ歯部（28)の山部（28a)の内径の変化点とは、それぞれ軸線方向に沿って所定距離だけオフセットした位置に設定されることを特徴とするシャフト及びハブの動力伝達機構。

請求項 2記載の機構において、

前記シャフト歯部（22)の谷部（22b)には、ハブ歯部（28)側に向かって膨出する第 1段差部（20)が形成され、前記ハブ歯部（28)の山部（28a)には、該シャフト歯部 (22)側と反対方向に窪んだ第 2段差部（32)が形成され、前記第 1段差部（30)の起点（P1)と前記第 2段差部（32)の起点（P2)とがそれぞれ所定距離 (L4)だけオフセットした位置に設定されることを特徴とするシャフト及びハブの動力伝達機構。

請求項 3記載の機構において、

前記シャフト歯部（22)に形成された第 1段差部（30)の傾斜角度（ Θ )は、 5度一 45 度に設定されることを特徴とするシャフト及びハブの動力伝達機構。

請求項 1記載の機構において、

前記シャフト歯部（22)とハブ歯部（28)との嚙合部位に付与される荷重の度合いに対応して、主たる荷重伝達領域が異なるように設けられることを特徴とするシャフト及びハブの動力伝達機構。

請求項 5記載の機構において、

前記荷重の度合いは、低荷重、中荷重及び高荷重を含み、前記低荷重、中荷重及び高荷重の主たる各荷重伝達領域 (a、 b、 c)は、クラウユングトップ (PO)からシャフトシャンク（24)側に向かって順に離間する方向に設定されることを特徴とするシャフト及びハブの動力伝達機構。

請求項 1記載の機構において、

前記シャフト歯部（22)の谷部（22b)には、前記ハブ歯部（28)側に向かって所定の曲率で延在する円弧部（130)が形成され、前記ハブ歯部（28)の山部（28a)には、前記円弧部（130)に臨み該シャフト歯部（22)側と反対方向に窪んだ段差部（132 )が形成されることを特徴とするシャフト及びハブの動力伝達機構。

請求項 7記載の機構において、

前記シャフト歯部（22)の谷部（22b)に連続する円弧部（130)の起点（P1)と、前記ハブ歯部（28)の山部（28a)に連続する段差部（132)の起点（P2)とは、それぞれ所定距離だけオフセットした位置に設定されることを特徴とするシャフト及びハブの動力伝達機構。

請求項 1記載の機構において、

前記シャフト歯部（22)の谷部（22b)には、ハブ歯部（28)側に向かって徐々に拡径するテーパ部（230)が形成され、前記ハブ歯部（28)の山部（28a)には、前記テーパ部（230)に臨み該シャフト歯部（22)側と反対方向に窪んだ段差部（232)が形成されることを特徴とするシャフト及びノヽブの動力伝達機構。

請求項 9記載の機構において、

前記テーパ部（230)の起点（P1)と前記段差部（232)の起点（P2)とがそれぞれ所定距離だけオフセットした位置に設定されることを特徴とするシャフト及びハブの動力伝達機構。

請求項 9記載の機構において、

前記シャフト歯部（22)に形成されたテーパ部（230)の立ち上がり角度（ Θ )は、 6 度一 65度に設定されることを特徴とするシャフト及びハブの動力伝達機構。

請求項 1記載の機構において、

前記ハブ歯部（28)の山部（28a)には、前記シャフト歯部（22)から離間する方向に向かって徐々に拡径するテーパ部（336)が形成されることを特徴とするシャフト及びハブの動力伝達機構。

請求項 1記載の機構において、

前記ハブ歯部（28)の山部（28a)には、前記シャフト歯部（22)から離間する方向に所定の曲率で窪んだ円弧部（338)が形成されることを特徴とするシャフト及びハブの動力伝達機構。

請求項 1記載の機構において、

前記シャフト歯部（22)の山部（22a)は、軸線方向に沿った一定の外径に形成されることを特徴とするシャフト及びハブの動力伝達機構。

請求項 1記載の機構において、

前記シャフト歯部（22)の山部（22a)は、軸線方向に沿って外径が変化するように形成されることを特徴とするシャフト及びハブの動力伝達機構。

請求項 15記載の機構において、

前記シャフト歯部（22)の山部（22a)の外径は、シャフトシャンク（24)側に向かって徐々に縮径するように形成されることを特徴とするシャフト及びハブの動力伝達機構シャフト（12)に形成されたシャフト歯部（22)と、前記シャフト（12)の外周側に配置されたハブ（14)のハブ歯部（28)とが係合することにより、前記シャフト（12)及びハブ（14)間で相互にトルク伝達が可能に結合された機構において、

前記シャフト歯部（22)は、歯厚が変化したクラウニングからなる山部（22a)と、前記シャフト（12)の端部からシャフトシャンク（24)側に向かって外径が変化する谷部（22 b)とを有し、

前記ハブ歯部（28)は、歯厚が一定の直線状からなり、且つ、前記端部から前記シャフトシヤンク（24)側に向力軸線方向に沿って一定の内径からなる山部（28a)と谷部（28b)とを有することを特徴とするシャフト及びハブの動力伝達機構。